MAX98357A/MAX98357B：低成本PCM D類放大器的卓越之選

在電子設備的音頻放大領域，如何在保證音質的同時降低成本、減小尺寸一直是工程師們追求的目標。Maxim Integrated推出的MAX98357A/MAX98357B，一款小巧、低成本的PCM D類放大器，憑借其出色的AB類音質表現(xiàn)和D類效率，成為了眾多應用的理想選擇。

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產(chǎn)品概述

MAX98357A/MAX98357B是易于使用的數(shù)字脈沖編碼調制（PCM）輸入D類放大器，能提供業(yè)界領先的AB類音頻性能和D類效率。其數(shù)字音頻接口可自動識別多達35種不同的PCM和TDM時鐘方案，無需I2C編程，還省去了PCM通信中常用的外部MCLK信號，簡化了操作。只需提供電源、LRCLK、BCLK和數(shù)字音頻信號，就能輕松生成音頻。

此外，獨特的引腳布局讓客戶可以使用經(jīng)濟實惠的WLP封裝，無需昂貴的過孔。MAX98357A支持I2S數(shù)據(jù)，MAX98357B支持左對齊數(shù)據(jù)，兩者都支持8通道時分復用（TDM）數(shù)據(jù)，數(shù)字音頻接口可接受8kHz至96kHz的指定采樣率。

產(chǎn)品特性

高性能音頻表現(xiàn)

• 寬采樣率支持：支持8kHz - 96kHz的采樣率，適用于多種音頻場景。
• 靈活的數(shù)據(jù)格式：MAX98357A支持I2S數(shù)據(jù)，MAX98357B支持左對齊數(shù)據(jù)，兩者都支持TDM數(shù)據(jù)，滿足不同應用需求。
• 低噪聲與失真：輸出噪聲低至22.8μVRMS，總諧波失真加噪聲（THD+N）在1kHz、1W輸出時低至0.013%，保證了高音質。

簡化設計與低成本

• 無需MCLK：省去了外部MCLK信號，減少了EMI和板級耦合問題，同時降低了IC的尺寸和引腳數(shù)量。
• 靈活的增益選擇：在I2S/左對齊模式下提供五種可編程增益選擇，TDM模式下固定為12dB增益。
• 經(jīng)濟實惠的封裝：可使用WLP封裝，無需昂貴的過孔，降低了成本。

高可靠性與穩(wěn)定性

• 高抖動容忍度：BCLK抖動容忍度在RMS抖動低于40kHz時為0.5ns，寬帶RMS抖動時為12ns，確保了穩(wěn)定的工作。
• 完善的保護機制：具有熱過載和短路保護功能，還采用了先進的點擊和爆裂聲抑制技術，減少了啟動和關閉時的可聽瞬態(tài)。

應用場景

該放大器適用于多種設備，包括單節(jié)鋰離子電池/5V設備、智能音箱、筆記本電腦、物聯(lián)網(wǎng)設備、游戲設備（音頻和觸覺反饋）、智能手機、平板電腦和相機等。

詳細技術分析

數(shù)字音頻接口模式

輸入級高度靈活，支持8kHz - 96kHz采樣率，I2S/左對齊數(shù)據(jù)分辨率為16/24/32位，還支持8通道、16位或32位TDM格式。當LRCLK占空比為50%時，數(shù)據(jù)格式由器件型號決定；當LRCLK使用幀同步脈沖時，自動配置為TDM模式。

MCLK消除

省去外部MCLK信號，不僅降低了EMI和板級耦合問題，還減小了IC尺寸和引腳數(shù)量，簡化了設計。

BCLK抖動容忍度

在RMS抖動低于40kHz時為0.5ns，寬帶RMS抖動時為12ns，保證了在不同時鐘條件下的穩(wěn)定工作。

BCLK和LRCLK極性

在I2S/左對齊模式下，串行數(shù)據(jù)在BCLK上升沿時鐘輸入；TDM模式下，MAX98357A在BCLK上升沿有效，MAX98357B在BCLK下降沿有效。LRCLK用于指示左右聲道數(shù)據(jù)，MAX98357A在LRCLK為低時表示左聲道，MAX98357B在LRCLK為高時表示左聲道。

待機模式

當BCLK停止時，自動進入待機模式，此時D類揚聲器關閉，輸出進入高阻抗狀態(tài)，降低了功耗。雖然待機模式功耗（340μA）高于完全關機（0.6μA），但在沒有GPIO可用時可用于降低功耗。

DAC數(shù)字濾波器

根據(jù)采樣率自動配置為語音或音樂播放的數(shù)字低通濾波器，消除了混疊和高頻噪聲的影響。

增益選擇

在I2S/左對齊模式下，通過單個增益輸入（GAIN_SLOT）提供五種可編程增益選擇；TDM模式下，增益固定為12dB。

點擊和爆裂聲抑制

采用綜合的點擊和爆裂聲抑制技術，在啟動時通過將輸入信號從靜音逐漸提升到0dB來減少內部瞬態(tài)噪聲；關閉時，差分揚聲器輸出同時降至GND。該技術不受電源上下電順序的影響，但為了獲得最佳效果，建議在關機前降低數(shù)字輸入信號。

濾波器less D類操作

傳統(tǒng)D類放大器需要輸出濾波器來恢復音頻信號，而MAX98357A/MAX98357B采用無濾波器調制方案，依靠揚聲器線圈的固有電感和揚聲器及人耳的自然濾波來恢復音頻信號。建議使用串聯(lián)電感大于10μH的揚聲器。

電源輸入

VDD范圍為2.5V - 5.5V，為IC和揚聲器放大器供電。建議使用0.1μF和10μF電容旁路VDD到GND，某些應用可能只需10μF電容。如果VDD與電源之間的輸入走線較長，可在IC處增加額外的大容量電容。

布局和接地

合理的布局和接地對于最佳性能至關重要。良好的接地可以提高音頻性能，防止開關噪聲耦合到音頻信號中。建議使用寬的、低電阻的輸出走線，以減少功率損耗和降低寄生電容對靜態(tài)電流的影響。

應用示例

單聲道音頻應用

可通過配置SD_MODE和GAIN_SLOT來選擇左聲道、右聲道或左右聲道混合輸出。例如，將SD_MODE直接驅動為高電平可選擇左聲道，通過合適的上拉電阻可選擇右聲道或左右聲道混合輸出。

立體聲音頻應用

可使用兩個IC實現(xiàn)立體聲輸出，通過配置不同的通道選擇和增益來滿足需求。

TDM模式應用

在TDM模式下，MAX98357A/MAX98357B固定增益為12dB，通過SD_MODE和GAIN_SLOT選擇TDM數(shù)據(jù)的通道。

總結

MAX98357A/MAX98357B以其高性能、低成本、簡化設計和廣泛的應用場景，成為了音頻放大器領域的一顆新星。無論是追求高音質的智能音箱，還是對成本和尺寸敏感的物聯(lián)網(wǎng)設備，都能從這款放大器中受益。作為電子工程師，在設計音頻系統(tǒng)時，不妨考慮一下MAX98357A/MAX98357B，相信它會給你帶來意想不到的效果。你在實際應用中是否遇到過類似的音頻放大器選擇難題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和想法。